一种节能型脉冲器的制作方法

本实用新型涉及无线信号传输技术领域，特别涉及一种节能型脉冲器。

背景技术：

通常无线随钻测量仪的脉冲器由脉冲器驱动器、励磁线圈、拉杆、弹簧、阀头、阀座等组成。当脉冲器驱动器产生高压，驱动励磁线圈拉动拉杆后阀头做直线运动，即阀门打开。当励磁线圈拉动拉杆运动到一定位置后，驱动器产生低压使励磁线圈产生一个保持力，以克服弹簧的拉力，即阀头运动到一定位置后阀头停止运动并保持打开状态。在励磁线圈拉动拉杆的瞬间需要一个强磁场，励磁线圈强磁场的产生需要一个60V的高压。当60V的高压连通到励磁线圈后，脉冲器驱动器储能电容上的能量被迅速释放即储能电容上的电压迅速降低。励磁线圈连通高压的时间越长整个脉冲器工作时的能耗就越高。因此就需要一种能够依据阀头位置自动切除60V高压的节能型脉冲器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种节能型脉冲器，用于油田无线随钻测量仪的脉冲器驱动设计，其电路具备感知阀头运动位置的能力；当在阀头运动位置到位后会自动关断60V的高压驱动，从而节约不必要的能量浪费。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种节能型脉冲器，包含：带动拉杆运动的励磁线圈，其与所述拉杆连接，所述拉杆与用于启闭阀门的阀头连接；驱动所述励磁线圈的脉冲器驱动器，其设置有：

产生励磁线圈所需电压信号的节能型驱动板，其与所述励磁线圈连接，所述节能型驱动板设置有检测所述励磁线圈电流的电流拐点检测电路、接收所述电流拐点检测电路的输出信号的正反馈高压驱动电路、接收所述正反馈高压驱动电路输出的控制信号用以控制高压输出与关闭的高压功率输出电路；

为所述励磁线圈提供驱动电流的电容筒，其与所述节能型驱动板连接；

为所述节能型脉冲器供电的电源板，其与所述节能型驱动板连接。

优选地，所述电源板包含降压电路和升压电路，所述降压电路与所述升压电路均与所述电源板接入的电源连接.

优选地，所述降压电路与所述高压功率输出电路连接，所述升压电路与所述电容筒连接，所述电容筒与所述高压功率输出电路连接。

优选地，所述电源板接入的电源为+28V电源，所述降压电路为+28V转+5V的降压电路，所述升压电路为+28V转+60V的升压电路。

优选地，所述电流拐点检测电路在检测到励磁线圈的电流上升沿信号时，输出正电位信号，所述电流拐点检测电路在检测到励磁线圈的电流下降沿信号时，输出零电位信号。

优选地，所述电流拐点检测电路包含励磁线圈检流电阻和用于电流上升沿、下降沿状态比较的第一运算放大器；当所述励磁线圈的电流增大时，所述第一运算放大器输出正电平，当所述励磁线圈的电流减小时，所述第一运算放大器输出零电平。

优选地，所述正反馈高压驱动电路包含：正反馈电路，其设置有第二运算放大器以及若干个外设电阻；耦合电路，其设置有与第二运算放大器反相输入端连接的第一耦合电容和与第二运算放大器正相输入端连接的第二耦合电容。

优选地，当脉冲信号经过所述第二耦合电容时，所述第二运算放大器输出正电平，该正电平经所述高压功率输出电路输出高压，所述励磁线圈接通高压后，所述励磁线圈电流上升，此时所述电流拐点检测电路的所述第一运算放大器输出正电平，所述励磁线圈拉动所述拉杆，带动所述阀头运动。

优选地，当所述阀头运动时，所述电容筒电压下降，所述励磁线圈电流下降，此时所述电流拐点检测电路中的所述第一运算放大器输出零电平，所述正反馈高压驱动电路的所述第二运算放大器输出正电平维持不变。

优选地，当所述阀头运动到位时，所述励磁线圈电流由下降沿转变为上升沿，此时所述电流拐点检测电路中的所述第一运算放大器重新输出正电平，且该重新输出的正电平经过所述第一耦合电容耦合至所述第二运算放大器的反相输入端，此时所述第二运算放大器的反相输入端的电平高于第二运算放大器正相输入端，所述正反馈电路输出零电平，所述高压功率输出电路的高压输出被切断

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的节能型脉冲驱动器不仅解决了随钻测量仪脉冲器能耗高的问题，而且由于高压输出的时间变短了，所以还减少了脉冲器驱动器储能电容的充电时间，提高了脉冲器的发码速度。

附图说明

图1为本实用新型的节能型脉冲器的结构示意图；

图2为本实用新型的节能型脉冲器驱动器电路的结构示意图；

图3为本实用新型的励磁线圈电流拐点检测电路图；

图4为本实用新型的正反馈高压驱动脉冲控制电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型的节能型脉冲器包含脉冲器驱动器、励磁线圈4、拉杆5和阀头6，脉冲器驱动器产生高压驱动励磁线圈4拉动拉杆6后阀头6运动，使得阀门打开。

具体而言，所述脉冲器驱动器包含电源板1、节能型驱动板2和电容筒3。电源板1为节能型脉冲器提供+5V与+60V的电源，其中，+5V的电源电压用于供给节能型驱动板2的电源电压与励磁线圈4的保持电压，+60V的电源电压用于拉杆5拉动瞬间的高压驱动。节能型驱动板2在脉冲信号的驱动下产生励磁线圈4所需的电压信号，电容筒3连接于节能型驱动板2，为励磁线圈4提供足够的驱动电流。阀头6连接于拉杆5，拉杆5被励磁线圈4带动后又带动阀头6，从而阀门打开。

如图2所示，电源板1接入有一电源(例如+28V电源)，在脉冲器驱动器电路中，电源板1包含有一个+5V降压电路(例如+28V转+5V的降压电路)与一个+60V升压电路(例如+28V转+60V的升压电路)，电源板1中接入的电源分别与降压电路和升压电路连接。节能型驱动板2包含有依次连接的电流拐点检测电路(即励磁线圈电流拐点检测电路)、正反馈高压驱动电路和高压功率输出电路。+60V升压电路与电容筒3连接，电容筒3用于储存高压电能。电容筒3与高压功率输出电路连接，当高压功率输出电路接收到脉冲驱动信号后高压功率输出电路对励磁线圈4进行放电，从而拉动拉杆5。+5V降压电路与高压功率输出电路连接，当拉杆5运动到位后高压功率输出电路输出+5V电源，从而使拉杆5保持在到位后的状态即阀头6打开。

电流拐点检测电路检测励磁线圈4的电流，根据电流曲线的下降沿与上升沿判断阀头6是否运动到位。电流拐点检测电路在检测到电流上升沿信号时，输出正电位信号，在检测到电流下降沿信号时，输出零电位信号。电流拐点检测电路输出的信号经过正反馈高压驱动电路中的耦合电容(例如图4所示的电容C1-2)将信号传输至正反馈高压驱动电路；正反馈高压驱动电路在接收到电流上升沿时，输出正电位信号，并在输出正电位信号后实现输出控制信号状态翻转；正反馈高压驱动电路输出的控制信号控制高压功率输出电路，从而控制60V高压的输出与关闭。

如图3所示，电流拐点检测电路包含励磁线圈检流电阻R19-2以及用于电流上升沿、下降沿状态比较的运算放大器U1-2A(以下简称运放)。

励磁线圈检流电阻R19-2的第一端与励磁线圈的第一端(SLOT-)连接，励磁线圈检流电阻R19-2的第二端接地，励磁线圈的第二端(SLOT+)与二极管D3-2的正极连接，二极管D3-2的负极接地。运放U1-2A的正电源端接入+5V电源，运放U1-2A的负电源端接地。励磁线圈的第一端通过电阻R1-2与运放U1-2A的正相输入端连接，运放U1-2A的正相输入端还与电阻R3-2的第一端连接，电阻R3-2的第二端与+5V电源连接。电阻R2-2与电容C4-2串联连接的支路与励磁线圈检流电阻R19-2相并联。运放U1-2A的反相输入端与电阻R2-2的第一端连接，电阻R2-2的第二端与励磁线圈检流电阻R19-2的第一端连接，电阻R2-2的第一端与电容C4-2的第一端连接，电容C4-2的第二端接地。

当励磁线圈4的电流增大时，运放U1-2A输出正电平，当励磁线圈4的电流减小时，运放U1-2A输出零电平。

如图4所示，正反馈高压驱动电路包括正反馈电路和耦合电路，正反馈电路包含电阻R5-2、电阻R10-2、电阻R13-2、电阻R4-2、电阻R9-2、电阻R8-2和运放U1-2B，耦合电路包含电容C1-2和电容C2-2。

电阻R5-2、电阻R10-2和电阻R13-2串联连接，电阻R5-2的第一端接地，电阻R5-2的第二端分别与电阻R10-2的第一端和二极管D6-2的正极连接，二极管D6-2的负极与电容C2-2连接。电阻R10-2的第二端分别与电阻R13-2的第一端和运放U1-2B的正相输入端连接，运放U1-2B的输出端与电阻R13-2的第二端连接。运放U1-2B的反相输入端与二极管D1-2的正极连接，二极管D1-2的负极与电容C1-2连接。电阻R4-2的第一端与二极管D1-2的负极连接，电阻R4-2的第二端接+5V电源，电阻R9-2的第一端与电阻R4-2的第二端连接，电阻R9-2的第二端与二极管D1-2的正极连接，电阻R8-2的第一端接地，电阻R8-2的第二端与二极管D1-2的正极连接。

本实用新型的节能型脉冲器工作原理如下：

当脉冲信号经过电容C2-2耦合后，运放U1-2B输出正电平，此正电平经高压功率输出电路输出+60V高压，励磁线圈4接通+60V高压后，励磁线圈4电流就开始上升，此时电流拐点检测电路中的运放U1-2A输出正电平，同时，励磁线圈4拉动拉杆6后，阀头6运动。

当阀头6开始运动后，由于电容筒3的电压下降，所以励磁线圈4的电流开始下降，此时电流拐点检测电路的运放U1-2A输出零电平，且此时正反馈高压驱动电路的运放U1-2B输出正电平维持不变。

当阀头6运动到位后，由于励磁线圈4的磁路的磁阻减小量，故励磁线圈4的电流由下降沿转变为上升沿，此时电流拐点检测电路的运放U1-2A重新输出正电平，且此重新输出的正电平经过电容C1-2耦合至运放U1-2B的反相输入端，此时运放U1-2B的反相输入端的电平高于运放U1-2B正相输入端，正反馈电路输出零电平，高压功率输出电路的高压输出被切断。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。